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低时延多端口电能/能量路由器

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低时延多端口电能/能量路由器

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解决方案

开放式智能微电网系统


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方案介绍

随着储能、柔性负荷以及电动汽车等新型直流负荷的加入,终端用户也将参与配电潮流调节中去这对电网能量管理要求会越来越高,单向的潮流、辐射型架构配电网已经无法满足终端源-荷的双向主动潮流需求。

 

电力系统正进入“源-网-荷-储"协调优化运行的新阶段,从传统的发输配模式演化为电能自治单元对等互联的新体系。正是在这种背景催生下,基于电力电子技术的“电能路由器”(ElectricEnergyRouter)概念应运而生,电能路由器便于实现智能调度和需求侧响应,从而实现多源互补,提升电网与用户的互动,提升电网的运营水平和用户的用电体验。

 

电能路由器(亦称为能量路由器)是一个整合了通信单元、控制单元和功率单元的装置。从电力电子的角度来看,电能路由器表现为多端口、多级联、多流向的电力电子变换器,由全控型电力电子开关器件和高频变压器构成,其应该具备如下基本的功能:1)电压变换、电气隔离2)能量路由(能量流向控制)3)分布式能源、储能装置即插即用。

 

右图为多端口能量路由器的工业应用,控制分布式能源、储能出力,协调与电网/负荷间能量转换、灵活控制的核心部件,实现配电系统中源 -储 -网 - 荷的能量交换。

 

 

南京研旭公司推出了低压多端口能量路由器,多端口交直流柔性变换器具备 N 个交流端口(可选),N个直流端口(可选)。每个端口均可接入相应电压等级的有源或无源设备,任意端口间可以实现功率潮流的控制。

 

南京研旭创新性的采用了单独的统一控制器,摒弃了传统的多分布式控制器通讯控制的方式,将所有变流器的控制由统一控制器完成控制,保证了系统严格意义上的实时性和即插即用功能。

 

能量路由器协调控制方法

 

利用协调控制方法来实现分布式能源的高效利用、多种类接口单元的能量协调控制。设备级控制面向底层接口变换器,接口变换器接入能源的种类、变换器类型、控制目标不同,变换器级控制方法也不同。变换器级控制方法有:最大功率点跟踪、母线电压控制、直接功率控制、PQ控制(恒功率控制)、V/F控制(恒压恒频控制)、VSG控制(虚拟同步机控制)、Droop控制(下垂控制)、恒压/恒流/恒功率充放电控制等。

 

系统级控制面向系统运行目标,通过对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理,实现能量管理和目标最优运行。变换器级控制与系统级控制组成了整个能量路由器的控制体系。

 

 

能量路由器监控软件平台


1、监测与显示功能:上位机平台通过通讯口(以太网、CAN)与能量路由器进行信息交互,能显示能量路由器的端口电压、功率、负荷等多种信息;
2、控制功能:通过上位机平台能对能量路由器发布指令,如并网功率因数控制、各端口的功率控制,光伏发电MPPT控制与给定功率控制;
3、上位机平台接受路由器上传数据及电网信息,正常运行方式下不干预路由器运行;异常情况下,综合处理各项信息后,可统一发布指令至各路由器;
4、能量路由管理:高峰时段,蓄电池进行放电控制,光伏进行MPPT控制;低谷时段,市电供给负载,储能电池进行充电控制。一般情况下,由底层能量路由器自行进行控制,高峰时段、低谷时段则由平台进行设置;